糜棱状安山岩层中钻孔桩施工方法的探讨
该论文获2018年度中铁二十局集团有限公司科技优秀论文一等?#20445;?#20316;者:王帅
  时间:2019-04-16  点击量:   
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引言

随着我国经济的迅猛发展,在寸土寸金的城市地段,地铁这种快速、便捷、环保、不占用地面?#21344;?#30340;交通设施,已然成为城市公共交通的主力军。

然而地铁工程的建设常常面临复杂、未知的地质条件的挑战,如何根据地质勘探数据,在现有的施工工艺中准确的制定合理的施工方案,将直接决定工程建设的成败。

钻孔灌注桩是地铁施工中最为常见的围护结构。围护桩传统的施工工艺以旋挖钻机?#32479;?#20987;钻机为主,旋挖钻机较适合粉质粘土层和软弱风化岩层施工。冲击钻机采用泥浆护壁,适合第四?#31561;?#22303;、?#23433;?#21644;岩层施工,但其施工效率低,泥浆池占用场地?#21344;?#36739;大。SWSD系列双动力头多功能钻机(后文简称:双动力钻机)是一?#20013;?#22411;、高效的钻孔机械,可在各种复杂地质条件下快速钻孔,其适应性强、施工效率高、成孔质量好、无泥浆污染,是目前先进的入岩和松散地层桩孔钻进施工设备。

但在糜棱状安山岩层这种特殊的地质条件下,究竟哪种施工工艺最为合适呢?#21208;?#25991;以青岛地铁1号线汽流区间风井围护桩、汽车北站围护桩施工为例,通过各种施工工艺的对?#30830;?#26512;及实践应用,针对糜棱状安山岩地层情况和各施工工艺特点展开分析研究,总结提出在糜棱状安山岩层中钻孔灌注桩施工的合理化建议。

工程概况

2.1  风井简介

汽车北站~流亭机场站区间风井施工场地位于白沙河北岸部队空地内,东侧及北侧邻近建航味精厂,南侧为艺强仓储物流公司。风井主体段基坑长16.9m,外挂段基坑长17.0m,基坑宽25.8m,地面标高9.510m,顶板埋深约3.4m,主体段基坑深度约为38.8m,基坑支护采用钻孔灌注桩结合内支撑的形式。风井主体段围护结?#20849;?#29992;直径1.2m的钻孔桩,桩中心间距1.5m,桩长39m~41m,53根围护桩;外挂段围护结?#20849;?#29992;直径0.8m的钻孔桩,桩中心间距1.2m,桩长11.976m,48根围护桩。

2.2  工程地质

通过钻探揭示,场区第四系厚度12.3m~24.0m,主要由第四?#31561;?#26032;统人工填土层、洪冲积层组成。基岩为白垩系青山群石前庄组流纹岩以及白垩系青山群?#22235;?#22320;组安山岩、火山角砾岩,受构造影响,部分钻孔揭露有相应岩性构造岩。按地质年代由新到老、青岛市区第四系标准地层层序自上而下?#36136;?#22914;下:

(1)第<1>层、素填土,层厚:0.50~5.00m,层底标高:1.55~12.58m,回填黏性土、砂土为主,局部夹有少量碎石、碎砖等,部分地面为10~30cm厚的水泥或人?#26800;?#22320;砖。

(2)第<7>层、黏土~粉质黏土,层厚:0.50~12.30m,层底标高:-2.65~10.81m。韧性、结构性一般,具中等压缩性,干强度中等,局部夹粉土及中砂薄层。

(3)第<7-1>层、中砂~粗砂,层厚:0.50~5.90m,层底标高:-1.69~9.98m。

(4)第<9>层、粗砂~砾砂,层厚:1.00~12.20m,层底标高:-10.29~5.01m。磨圆呈亚角状~亚圆状,含黏性土10~20%,局部夹有黏土薄层及卵石,卵石含量10~20%,母岩多为花岗岩、正长岩中~微风化岩石,磨圆多呈圆~亚圆状,分选差,粒径一般为1~2cm ,最大粒?#23545;?cm。

(5)第<9-2>层、含卵石粗砾砂,层厚:1.50~16.40m,层底标高:-13.57 ~2.62m。,该层卵石含量约30~40%,含量由?#29616;?#19979;逐渐增加。块径2~10cm,本段最大块?#23545;?#20026;20cm。

(6)第<16-9-1>层、安山岩(糜棱状)

该层主要呈带状高角度倾角穿插于各岩石风化带中,走向多为北东向~东西向,揭示垂直厚度:1.40~30.30m,层顶标高: -29.13~-11.01m。原岩为安山岩,受构造挤压明显,矿物成分高岭土化、绿泥石化?#29616;兀?#30719;物部分呈黏土状,具明显动力变质特征。钻探揭示段岩石风化强烈,岩石具泥状结构,手搓呈粉末状,岩块干时较坚硬,湿时易软化,呈硬塑状,具低压缩性。岩芯采取率70%左右。

(7)第<16-9-2>层、安山岩(砂土状碎裂岩),垂直厚度:1.40~35.20m,层顶标高:37.43~-2.75m。矿物受构造挤压影响蚀变强烈,主要造岩矿物多高岭土化、绿泥石化,手搓呈砂土状,夹角砾~碎块状岩芯,部分钻孔岩芯可见挤?#20849;?#30165;。岩芯采取率65~80%左右。

(8)第<17-9-2>层、安山岩(块状碎裂岩),垂直厚度:0.50~18.40m。原岩为安山岩,受压破碎形成,矿物绿帘石化明显,岩体节理发育,节理面?#26102;蘸现?#24494;张状,部分节理面见有构造泥充填,岩芯多呈碎块状,块径2~5cm,部分岩?#31350;?#29289;整体蚀变较强,整体呈?#35752;?#29366;,岩质酥脆,节理面蚀变较强,节理面粗糙,岩芯锤击易碎,易沿节理面碎散,断裂面不规则。部?#36136;?#25520;易碎,岩芯采取率在65%左右。[1]

2.3  水文地质

地下水主要赋存在第四系松散砂土层及基岩的?#20005;?#20013;。场区地下水主要类型为第四系孔隙水及基岩?#20005;?#27700;。

第四系孔隙水:主要分布于第四系第<5>层中砂~粗砂、第<7-1>层中砂~粗砂、第<9>层粗砂~砾砂、第<9-2>层含卵石粗砾砂中。其中第<7>层粉质黏土为隔水层。本区间主要类型为第四系孔隙潜水,呈层状广泛分布于?#23433;?#20013;,多与其它水层相互连通,形成径流补给、排?#26500;?#31995;,水量较大。局部隔水土层相对连续,地下水具有弱承压性。勘探期间地下水稳定水位埋深:1.00~7.50m,绝对标高:0.86~10.80m。

基岩?#20005;?#27700;:在场区主要以层状、带状赋存于基岩强风带、?#20005;?#23494;集发育带中,由于?#20005;?#21457;育不均匀,其富水性不均?#21462;?#24378;风化带中,透水性较差,富水性贫;节理发育带,?#20005;?#24352;开性好,导水性较强,富水性中等。根据青岛地区凿井抽水试验资料,基岩?#20005;?#27700;单井用水量一般<20m3/d。渗透系数k<4m/d,影响半径?#35813;住?#21313;?#35813;住?sup>[1]

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